杆塔设计 受力分析

架空输电线路内悬浮抱杆倾覆受力分析蒙春玲，王金龙，郭立波（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001）摘要：输电线路杆塔组立主要采用内悬浮外拉线抱杆分解组立，抱杆组立、拉线设置及杆塔组立均属高风险作业。

采用线性和非线性的方法，利用SmartTower 和有限元软件对工程实例中的抱杆意外倾倒进行受力分析，得出45毅风瞬时力是导致抱杆顶部位移的主要因素，顶部较大位移是拉索破坏的主要原因。

关键词：输电线路；杆塔；内悬浮抱杆；受力分析中图分类号：TM753文献标志码：A文章编号：1671-0320（2022）06-0023-030引言随着输电线路电压等级不断提高，特别是特高压工程的建设，输电线路铁塔高度不断增加，横担长度越来越长，单件质量越来越大，铁塔组立成为施工技术安全风险高、安装效率低、劳动强度大、施工成本高的主要部分。

目前，组塔方式主要有直升机吊装组塔、吊车组塔、落地抱杆组塔和内悬浮抱杆组塔，由于受地形、成本的制约，内悬浮抱杆组塔仍是施工组塔的主要方式。

内悬浮抱杆组塔又分为内悬浮外拉线抱杆分解组塔和内悬浮内拉线抱杆分解组塔，内悬浮外拉线抱杆组塔为三级风险，其抬升过程风险更高，需采取措施保障安全。

本文以工程案例来说明内悬浮外拉线抱杆在抬升过程中意外倾倒的受力情况。

1工程案例简介某工程中，施工人员在将第1层18m 位置拉线翻至抱杆36m 高度处的过程中，先将第1层18m 处的4根拉线拆除放至地面，然后登高至36m 处挂设完成B 、C 、D 腿3根拉线（尚未锚固），当挂设第4根A 腿方向拉线时，现场突起七级阵风，最大风速达16.7m/s （气象站距地10m 实测数据），气象站海拔高度1119m ，塔位海拔高度1727m ，根据相关气象规范[1]，折算塔位计算风速19m/s ，引起抱杆AC 方向剧烈晃动，设置在抱杆26m 处的4根拉线受到剧烈冲击，其中C 腿设置在抱杆26m 处拉线断裂，抱杆失稳倒向A 腿方向，随后B 腿拉线断裂。

输电线路杆塔的结构优化与分析输电线路杆塔是电力系统中的重要设施，用于支撑输电线路，保障电能的传输和分配。

杆塔的结构优化和分析是提高输电线路安全性能和经济性的关键。

本文将从杆塔结构的优化设计、力学分析、材料选用等方面探讨输电线路杆塔的优化与分析。

一、杆塔结构的优化设计输电线路杆塔的结构优化设计是提高杆塔整体性能并减少杆塔重量的关键。

优化设计的主要目标是确保杆塔的稳定性和抗风性能，同时降低运载杆塔的重量，减少杆塔成本。

通过数值模拟和实验数据分析，确定合理的杆塔高度、截面尺寸和杆塔架设方式等因素，以最大限度地提高杆塔的整体性能。

二、杆塔力学分析杆塔的力学分析是评估杆塔结构强度和抗风能力的基础。

杆塔承受的主要力包括垂直荷载、水平荷载和风荷载等。

在进行力学分析时，需要考虑杆塔的材料特性、截面形状和外部荷载条件等因素。

通过有限元分析等方法，分析杆塔在不同荷载作用下的应力和变形情况，评估杆塔的结构安全性能。

三、杆塔材料选用杆塔的材料选用是保证杆塔结构强度和耐久性的重要环节。

常见的杆塔材料包括钢材、木材和混凝土等。

钢材具有高强度、耐腐蚀性好等优点，广泛应用于输电线路杆塔。

木材在一些特殊环境下也被使用，但其强度和稳定性相对较低。

混凝土杆塔在高压输电线路中较为常见，具有良好的耐久性和稳定性。

根据杆塔的具体使用环境和技术要求，选择合适的材料，确保杆塔的结构安全和寿命。

四、杆塔结构优化与环境保护杆塔结构优化还需要考虑对环境的保护。

传统的杆塔设计和建设方式常常对环境产生一定的影响，例如土地利用、生态破坏等。

在进行杆塔设计时，需要充分考虑生态保护和环境可持续性发展的要求，减少对生态环境的破坏。

同时，根据地理地形和气候特点，优化杆塔的布局和高度，减少对风能利用和风景的影响。

总之，输电线路杆塔的结构优化和分析是电力系统中重要的研究方向。

通过合理的结构设计、力学分析和材料选用，可以提高杆塔的安全性能和经济性，同时减少对环境的影响，实现电力系统的健康发展。

华北电力大学计算报告作业名称铁塔内力分析与计算课程名称输电杆塔及基础设计专业班级：学生姓名：学号：成绩：指导教师：完成日期：一、题目内容及要求。

220kV 上字型直线塔单线图如图1所示，全高H=26.2 米，呼高H0=18.2 米，重G0=26470.78N，设计条件见表1。

使用解析法计算七种工况下横担下塔身第一节间、地线支架、横隔、横担等主材和斜材或隔材的内力（任意选择一个部位）。

七种工况包括：(a) 运行工况Ⅰ（大风工况）；(b) 运行工况Ⅱ（覆冰工况）；(c) 断上导线情况；(d) 断下导线情况；(e) 断地线情况；(f) 安装情况Ⅰ；(g) 安装情况Ⅱ。

（a)运行工况Ⅰ（大风工况）塔头荷载图（KN）(b) 运行工况Ⅱ（覆冰工况）塔头荷载图(c) 断上导线情况塔头荷载图（KN）（d) 断下导线情况塔头荷载图（KN)(e) 断地线情况塔头荷载图（KN）（f)安装情况Ⅰ塔头荷载图（KN） (g) 安装情况Ⅱ塔头荷载图（KN）二、计算思路。

1、静定平面桁架的内力分析。

众向力荷载横向力荷载（a)塔架受力简图；（b)正面桁架受力；（c)右侧面桁架受力。

说明：常略去与荷载方向相垂直的那两片平面桁架的作用，假定只由与荷载方向相平行的两片桁架承受荷载。

2、单腹杆桁架。

（1）、主材受力分析及内力计算（截面法）。

主材受力简图如下：∑=*±'333o b N M u 333u b M N o ∑'±=主材受力简图如图（d)：截取3-3截面，则主材内力为： 方法一：αsin 42N 33∑∑-±=Gb M o u其中：∑o3M 表示3-3截面以上所有水平力B P 、D P 及塔头塔身风压q 对O 点之矩。

∑G 表示3-3截面以上全部垂直载荷设计值之和。

此法所求内力为近似值。

方法二：利用∑=003M 求解。

注：∑o3'M 为除主材内力以外的外力力矩之和，特别注意所有外力取矩时由于单片受力大小均取21。

酒杯塔的内力计算报告姓名：张子阳班级：机械09k6学号：0919********·计算的主要思路和结果：用Excel计算塔身主材和斜材内力：在进行Excel计算之前首先要对塔进行一些必要的计算。

1，对塔身进行受力简化和分段：把不受力的的构件去掉，然后对塔身进行分段，根据各段之间主材，斜材的受力不同，可以把塔身分成三段，从塔底（跟开）向上依次取4000mm,3000mm,3000mm （都为垂直距离）。

,2，选取矩心，确定各外力的实际大小：因为是双斜材受力，为了计算方便需要对双斜材的交点取矩，根据课本题图从上向下依次选为O1,O2,O3为矩心。

因为我们队他的计算是平面的，其受力是作用在立体上的，也就是说题目中给的力在计算是需要减半，即可等效的记为：正常大风情况塔头风压p1=175N/m，塔身风压p2=315N/m,地线给塔的载荷分别为3150,1700，导线给塔的载荷分别为8300,4175。

,3，计算α，β（都以弧度表示）：对α的计算：塔身最高点垂直向下作垂线到跟开，之间的线段记为L1，之间的主材记为L2。

L1，L2与跟开合成一个直角三角形，靠近跟开的那个角即为α，利用正弦定理即可求得，α为主材与水平面的夹角。

解得α=1.48.对β的计算：b3为主材二三段的分开线，b3左边交点的斜材设为L3，b3，L3与主材相交的构成三角形，利用此三角形的已知条件，再利用余弦定理和正弦定理即可解得β，β为斜材与水平面的夹角。

解得β=0.555。

4，计算主材受力：因为各主材受力的求法基本相同，现以Nu1为例计算主材的受力：根据公式Nu1=∑MO1/2a1+∑G/4sinα，知道MO1为1——1截面（即为b1所在水平面）以上所有外力对O1点的矩，G 为1——1截面以上全部垂直荷载，∑MO1包括地线的水平荷载对O1的力矩，导线的水平荷载对O1的力矩，1——1截面以上塔头风压和塔身风压对O1的矩，所有的垂直荷载产生的矩关于O1对称，可以抵消。

输电线路铁塔基础设计的几点分析发表时间：2018-06-11T16:49:22.080Z 来源：《建筑模拟》2018年第5期作者：叶坤[导读] 随着中国经济水平的不断增长，电力工业发展的需求，也是提高。

因此，中国的输电线路铁塔行业在近几年得到了快速发展。

宁夏回族自治区电力设计院有限公司宁夏回族自治区银川市 750004摘要：随着中国经济水平的不断增长，电力工业发展的需求，也是提高。

因此，中国的输电线路铁塔行业在近几年得到了快速发展。

据数据统计，在中国输电线路的销售收入增加了近40%，近几年来，整体处于一个高速发展的时期。

本文分析了输电线路杆塔基础的设计选型，并提出优化建议和意见，希望能在中国的输电线路的进一步发展贡献。

关键词：输电线路；铁塔基础；设计引言随着中国经济水平的不断提高，对电力的需求不断增加，而电力负荷也增加。

架空输电线路的输电能力和横截面在运行中不断增加。

同时，城市架空输电线路走廊越来越复杂，对输电塔的要求也越来越高。

这就要求对输电铁塔的结构进行优化设计，从而提高塔架整体的稳定性，保证人们的用电需求。

本文对架空输电线路杆塔型式的设计和结构设计进行了分析和研究。

在此基础上，对架空输电铁塔结构进行了设计与优化。

这对于从事架空输电铁塔设计工作的技术人员具有一定的指导意义。

1 影响输电线路铁塔基础设计的因素输电线路杆塔在输电线路整体稳定中起着重要作用，但杆塔基础容易受各种人为因素、施工环境因素和特殊因素的影响。

塔架的基础直接决定着塔架的稳定性和承载力。

因此，我们必须采取适当的措施来预防和控制可能影响输电线路基础的因素。

输电铁塔施工技术比较复杂，地理环境多变。

因此，影响输电线路杆塔基础的因素是不能概括的，对不同的环境可能有很大不同的影响因素。

但综上所述，我们可以粗略地确定影响输电线路杆塔基础设计的因素，主要包括以下几个方面：第一，施工技术因素。

由于输电线路塔架施工技术要求高，如果施工技术不能达到标准，如塔基础的应力结构偏离、基础类型的选择和实际工程情况等。